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CN113890192A - 一种应用于电气优化的智能控制系统及方法 - Google Patents

一种应用于电气优化的智能控制系统及方法 Download PDF

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CN113890192A CN202111172535.3A CN202111172535A CN113890192A CN 113890192 A CN113890192 A CN 113890192A CN 202111172535 A CN202111172535 A CN 202111172535A CN 113890192 A CN113890192 A CN 113890192A
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Abstract

本发明公开了一种应用于电气优化的智能控制系统及方法，该系统包括：数据采集设备、智能控制中心、通信单元及电源控制终端；数据采集设备一端与对应的电力设备或输送线路连接，另一端通过通信单元与智能控制中心连接；智能控制中心与电源控制终端连接；其中，数据采集设备用于采集对应的电力设备或输送线路的运行数据；通过通信单元将运行数据发送到智能控制中心；智能控制中心进行分析处理，并将分析处理结果转化为优化指令；将优化指令发送给电源控制终端，电源控制终端执行相应动作实现对电气线路的优化配置。该系统可实现对变电站、输送线路和用电设备的输、配电线路的自动监视、测量和自动控制，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

Description

一种应用于电气优化的智能控制系统及方法
技术领域
本发明属于电气控制技术领域，特别涉及一种应用于电气优化的智能控制系统及方法。
背景技术
目前，随着社会经济的发展，传统的电气自控化控制已不能满足环境变化要求，面临着重重挑战。电气工程计算日渐增多，单纯地依靠人力已然无法承担这项繁重的工作。
人工智能技术的发展与应用，为电气自动化控制带来了一场全新的技术变革，优化了电气自动化控制的设计、检修以及信息采集等各个环节，并在不断的发展成熟中发挥了更大的效益。
因此，为了最大限度地开发和利用人工智能技术，实现电气自动化控制优化升级。成为本领域同行从业人员研究的热点。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种至少部分解决上述技术问题的一种应用于电气优化的智能控制系统及方法。
第一方面，为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种应用于电气优化的智能控制系统，包括：数据采集设备、智能控制中心、通信单元及电源控制终端；所述数据采集设备一端与对应的电力设备或输送线路连接，另一端通过所述通信单元与所述智能控制中心连接；所述智能控制中心与所述电源控制终端连接；
其中，所述数据采集设备用于采集对应的电力设备或输送线路的运行数据；通过所述通信单元将所述运行数据发送到所述智能控制中心；
所述智能控制中心进行分析处理，并将所述分析处理结果转化为优化指令；将所述优化指令发送给电源控制终端，电源控制终端执行相应动作实现对电气线路的优化配置。
进一步地，所述数据采集设备，包括：电压电流测量仪表、监控探头、继电保护装置和录波器；所述电压电流测量仪表用于获取被监测电力设备的电压、电流值；所述监控探头用于获取被监控区域内电力设备及线路的运行状态；所述继电保护装置提供对应电力设备在故障时执行断闸动作或发出信号；所述录波器用于对电力设备的电力系统进行监视并记录故障类型、发生时间、电压电流变化过程及所述继电保护装置的动作情况。
进一步地，所述通信单元根据所述电力设备的应用场景选择对应的通讯方式；当所述电力设备所在线路为110kV及以下时采用单以太网；当所述电力设备所在线路为220kV以上时采用双以太网。
进一步地，还包括：风电或光伏发电设备；当所述分析处理结果包括用电峰值时，电源控制终端执行与所述风电或光伏发电设备连接的动作。
进一步地，还包括：GPS授时单元；分别与所述数据采集设备、智能控制中心、通信单元及电源控制终端连接，用于同步时间。
进一步地，所述智能控制中心包括：
负荷分析模块，对年用电量进行分析，并生成负荷分析结果；当全年用电量低于预设阈值时，推送选择满足最低要求的变压器策略；当四季负荷变化较大时，推送两条备用线路；第一条设置满足夏冬季负荷的较大功率的变压器；第二条设置满足春秋负荷的较小功率的变压器；
视频分析模块，对监控区域内铺设电线的状况进行识别，结合用电负荷进行分析，并生成导线分析结果；
故障分析模块，用于对录波器、继电保护装置所记录的数据进行分析，确定故障原因；
转换模块，用于将所述负荷分析模块、视频分析模块和故障分析模块的分析结果转换为优化指令；
发送模块，用于将所述转换模块的优化指令发送到所述电源控制终端。
进一步地，所述电源控制终端包括：调度中心操作站、交换机、直流系统、交流系统、风电系统、光伏系统和负荷系统；
所述调度中心操作站与所述智能控制中心连接，并通过交换机与所述直流系统、交流系统、风电系统、光伏系统和负荷系统连接。
第二方面，本发明实施例还提供一种应用于电气优化的智能控制方法，使用如上述任一项所述的应用于电气优化的智能控制系统，实现智能控制。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
一种应用于电气优化的智能控制系统，包括：数据采集设备、智能控制中心、通信单元及电源控制终端；所述数据采集设备一端与对应的电力设备或输送线路连接，另一端通过所述通信单元与所述智能控制中心连接；所述智能控制中心与所述电源控制终端连接；其中，所述数据采集设备用于采集对应的电力设备或输送线路的运行数据；通过所述通信单元将所述运行数据发送到所述智能控制中心；所述智能控制中心进行分析处理，并将所述分析处理结果转化为优化指令；将所述优化指令发送给电源控制终端，电源控制终端执行相应动作实现对电气线路的优化配置。
(1)本发明经过功能的组合和优化设计，利用先进的数据采集设备、计算机技术、通信技术和信号处理技术，实现对变电站、输送线路和用电设备的输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
(2)可实现变电站、输送线路和用电设备正常运行的监视和操作，当发生事故时由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅速切除故障，完成事故后的恢复操作；并进行合理优化，保证正常运行和安全。
附图说明
图1为本发明提供的应用于电气优化的智能控制系统的框图；
图2为本发明提供的应用于电气优化的智能控制系统结构图；
图3为本发明提供的智能控制中心的结构框图。
图4为本发明提供的电源控制终端的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1所示，本发明提供的一种应用于电气优化的智能控制系统，包括：数据采集设备1、智能控制中心2、通信单元3及电源控制终端4；数据采集设备1一端与对应的电力设备或输送线路连接，另一端通过通信单元3与智能控制中心2连接；智能控制中心3与电源控制终端4连接。
该数据采集设备1可包括，连接在用电设备或输送线路上的电压电流测量仪表、监控探头、继电保护装置和录波器。比如在辖区或工厂内的变压器，对其进行电压和电流的监控，便于智能控制中心的调节和控制。并可针对变压器的使用情况，给出合理的优化建议。具体地，根据实际情况选择合适的变压器组，变压器按照相数分成单相变压器和三相变压器。在进行单相负荷过程中，应用单相变压器就能够达到目标，而在此情况下安装变压器组，变压器本身会消耗一定的电力资源，就会导致在其使用的过程中出现不必要的电力资源消耗，与实现电气节能减排的目标不相符。所以，在进行建设的过程中，为了有效实现电气的节能减排，必须根据实际情况科学、合理的选择变压器。
监控探头用于获取被监控区域内电力设备及线路的运行状态，画面生成及显示。比如，可通过现有的图像识别技术对监控区域内的供电距离进行识别，并对供电设备运行状态生成画面记录。智能控制中心通过供电距离及运行状态的确定，保证在进行电压选择上能够实现正确的判断，从而实现电气节能减排目标，减少或降低对电力资源的不必要消耗。比如监控区域内铺设的电线出现了非必要的弯曲、绕转等；智能控制中心可给出减少弯曲或绕转的新的路线布置策略。
继电保护装置可对电力系统中电气元件的发电机、线路、变压器、电容器、电动机等用电设备，发生故障或不正常运行状态时，动作于断路器跳闸或发出信号。故障时，自动、迅速、有选择性切除故障元件，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。另外，可发出故障信号(跳闸或减负荷)到智能控制中心。智能控制中心可根据信号分析处理，并将相应的处理策略发送到电源控制终端。当发送短路时，利用电流、电压、线路测量阻抗等执行过电流保护、低电压保护和距离保护。
录波器作用：当电力系统发生故障和振荡时，自动记录下故障类型、故障发生时间、电流电压变化过程及继电保护和自动装置的动作情况，计算出短路点到装置安装处的距离等；这些信息发送到智能控制中心，可供智能控制中心分析处理，结合历史数据，对未来电力系统发送故障趋势给出预警或提醒处理故障并给出故障的解决方案。
比如以变压器为例，当获取到变压器的电压、电流值，及内部的温度值后，针对其出现的故障，可进行的电气量保护具体配置如下:
差动保护、高压侧后备保护(包括：复合电压启动过流保护、零序电流保护等)、低压侧后备保护(包括：复合电压启动过流保护、过负荷保护等)
可进行的非电量保护配置如下：
瓦斯保护，作为主变压器主保护之一，包括主变本体和有载调压开关，轻瓦斯动作发信号，重瓦斯动作瞬时跳主变两侧断路器。主变压力释放保护瞬时跳主变两侧断路器。
温度保护，在温度过高时动作跳主变两侧断路器，温度升高时动作于发信号。
本实施例中，数据采集设备用于采集对应的电力设备或输送线路的运行数据；通过通信单元将所述运行数据发送到所述智能控制中心；智能控制中心进行分析处理，并将分析处理结果转化为优化指令；将优化指令发送给电源控制终端，电源控制终端执行相应动作实现对电气线路的优化配置。本发明经过功能的组合和优化设计，利用先进的数据采集设备、计算机技术、通信技术和信号处理技术，实现对变电站、输送线路和用电设备的输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。可实现变电站、输送线路和用电设备正常运行的监视和操作，当发生事故时由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，迅速切除故障，完成事故后的恢复操作；并进行合理优化，保证正常运行和安全。
进一步地，上述通信单元根据电力设备的应用场景选择对应的通讯方式；比如可采用RCS-9794A通信装置，以数据采集设备为例，比如在逻辑上划分2个层次，站控层和间隔层，各层次间的线路为110kV及以下时采用单以太网；当各层次间的线路为220kV以上时采用双以太网。
在一个实施例中，该智能控制系统还包括：风电或光伏发电设备；当分析处理结果包括用电峰值时，电源控制终端执行与风电或光伏发电设备连接的动作。风电或光伏发电设备能够改变供电峰值，确保电网整体的稳定性，相比于现有技术，可有效提高供电设施的效率和稳定性。
进一步地，还包括：风电或光伏发电设备；当所述分析处理结果包括用电峰值时，电源控制终端执行与所述风电或光伏发电设备连接的动作。
进一步地，参照图2所示，还包括：GPS授时单元5；分别与数据采集设备1、智能控制中心2、通信单元3及电源控制终端4连接，用于同步时间。比如可采用RCS-9785C型号的GPS天文钟，通过对时总线分别与数据采集设备1、智能控制中心2、通信单元3及电源控制终端4连接，用于同步时间。RCS-9785C内置一个GPS接收模块或北斗接收模块，作为一套独立的时钟同步装置；可实际应用时，可由两套RCS-9785C构成“双机双网”的互备系统，可以向220kV及以上电压等级变电站提供高可靠性和高精度的时间同步信号，而使用一套RCS-9785C则可以满足110kV及以下电压等级变电站单机对时的要求。
进一步地，参照图3所示，该智能控制中心2包括：
负荷分析模块21，对年用电量进行分析，并生成负荷分析结果；当全年用电量低于预设阈值时，推送选择满足最低要求的变压器策略；当四季负荷变化较大时，推送两条备用线路；第一条设置满足夏冬季负荷的较大功率的变压器；第二条设置满足春秋负荷的较小功率的变压器；
视频分析模块22，对监控区域内铺设电线的状况进行识别，结合用电负荷进行分析，并生成导线分析结果；
故障分析模块23，用于对录波器、继电保护装置所记录的数据进行分析，确定故障原因；
转换模块24，用于将所述负荷分析模块、视频分析模块和故障分析模块的分析结果转换为优化指令；
发送模块25，用于将所述转换模块的优化指令发送到所述电源控制终端。
进一步地，参照图4所示，电源控制终端4包括：调度中心操作站41、交换机42、直流系统43、交流系统44、风电系统45、光伏系统46和负荷系统47；
调度中心操作站41与智能控制中心2连接，并通过交换机42与直流系统43、交流系统44、风电系统45、光伏系统46和负荷系统47连接。
其中，直流系统43比如包括：通讯网关、多个DCDC转换器、以及分别与DCDC转换器连接的超级电容等；风电系统45比如包括通讯网关、分别与通讯网关连接的光伏控制柜、电表、断路器等；而负荷系统47比如包括通讯网关、分别与通讯网关连接的充电桩及断路器等。
第二方面，本发明实施例还公开的一种应用于电气优化的智能控制方法，使用上述实施例的应用于电气优化的智能控制系统，数据采集设备用于采集对应的电力设备或输送线路的运行数据；通过通信单元将运行数据发送到智能控制中心；智能控制中心进行分析处理，并将分析处理结果转化为优化指令；将优化指令发送给电源控制终端，电源控制终端执行相应动作实现对电气线路的优化配置。实现对变电站、输送线路和用电设备的输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，保证正常运行和安全。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种应用于电气优化的智能控制系统，其特征在于，包括：数据采集设备、智能控制中心、通信单元及电源控制终端；所述数据采集设备一端与对应的电力设备或输送线路连接，另一端通过所述通信单元与所述智能控制中心连接；所述智能控制中心与所述电源控制终端连接；
其中，所述数据采集设备用于采集对应的电力设备或输送线路的运行数据；通过所述通信单元将所述运行数据发送到所述智能控制中心；
所述智能控制中心进行分析处理，并将所述分析处理结果转化为优化指令；将所述优化指令发送给电源控制终端，电源控制终端执行相应动作实现对电气线路的优化配置。
2.根据权利要求1所述的一种应用于电气优化的智能控制系统，其特征在于：所述数据采集设备，包括：电压电流测量仪表、监控探头、继电保护装置和录波器；所述电压电流测量仪表用于获取被监测电力设备的电压、电流值；所述监控探头用于获取被监控区域内电力设备及线路的运行状态；所述继电保护装置提供对应电力设备在故障时执行断闸动作或发出信号；所述录波器用于对电力设备的电力系统进行监视并记录故障类型、发生时间、电压电流变化过程及所述继电保护装置的动作情况。
3.根据权利要求2所述的一种应用于电气优化的智能控制系统，其特征在于：所述通信单元根据所述电力设备的应用场景选择对应的通讯方式；当所述电力设备所在线路为110kV及以下时采用单以太网；当所述电力设备所在线路为220kV以上时采用双以太网。
4.根据权利要求1所述的一种应用于电气优化的智能控制系统，其特征在于：还包括：风电或光伏发电设备；当所述分析处理结果包括用电峰值时，电源控制终端执行与所述风电或光伏发电设备连接的动作。
5.根据权利要求1所述的一种应用于电气优化的智能控制系统，其特征在于：还包括：GPS授时单元；分别与所述数据采集设备、智能控制中心、通信单元及电源控制终端连接，用于同步时间。
6.根据权利要求2所述的一种应用于电气优化的智能控制系统，其特征在于：所述智能控制中心包括：
负荷分析模块，对年用电量进行分析，并生成负荷分析结果；当全年用电量低于预设阈值时，推送选择满足最低要求的变压器策略；当四季负荷变化较大时，推送两条备用线路；第一条设置满足夏冬季负荷的较大功率的变压器；第二条设置满足春秋负荷的较小功率的变压器；
视频分析模块，对监控区域内铺设电线的状况进行识别，结合用电负荷进行分析，并生成导线分析结果；
故障分析模块，用于对录波器、继电保护装置所记录的数据进行分析，确定故障原因；
转换模块，用于将所述负荷分析模块、视频分析模块和故障分析模块的分析结果转换为优化指令；
发送模块，用于将所述转换模块的优化指令发送到所述电源控制终端。
7.根据权利要求1所述的一种应用于电气优化的智能控制系统，其特征在于：所述电源控制终端包括：调度中心操作站、交换机、直流系统、交流系统、风电系统、光伏系统和负荷系统；
所述调度中心操作站与所述智能控制中心连接，并通过交换机与所述直流系统、交流系统、风电系统、光伏系统和负荷系统连接。
8.一种应用于电气优化的智能控制方法，其特征在于：使用如权利要求1-7如任一项所述的应用于电气优化的智能控制系统，实现智能控制。
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